WO2016079566A1 - Unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado - Google Patents

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Serinpet Ltda Representaciones Y Servicios De Petroleos
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    • F15B2211/353Flow control by regulating means in return line, i.e. meter-out control

Definitions

  • the present invention corresponds to a hydraulic mechanical pumping unit with integrated radiator perfected for use in oil production or hydrocarbon extraction.
  • Hydraulic mechanical pumping units are machines that perform artificial lifting of the oil found in the subsoil, using a hydraulic system composed of a series of independent elements. Generally, three motors are used: one for the power pump, one for the recirculation pump and one for a fan.
  • these machines have an oil tank, a radiator, an electric chest, a focuser for the air that drives the fan, and a structure in which all the aforementioned components are mounted.
  • the Colombian invention patent “Mechanical pumping hydraulic unit with single motor”, is characterized by having a single motor coupled to a dual pump at one end of its axis and at the rear end of its axis, the fan.
  • the present invention further simplifies the design and optimizes the operation of the conventional unit, since it uses a single motor to move both pumps and the fan.
  • its physical structure provides two hydraulic tanks, a radiator, an electric chest, a hydraulic hood and a chest of electric controls and hydraulic measuring elements, resulting in a more reliable and simple machine.
  • this machine comprises a speed selector valve in order to operate the wells at high speeds and low forces or at low speeds and high forces.
  • the present invention is a hydraulic mechanical pumping unit with integrated radiator that supplies a hydraulic oil flow at a pressure required for the actuation of a hydraulic actuator 48, which comprises the ability to lift the weight generated by a string of well rods. and the hydrostatic column that oil generates during its extraction.
  • the hydraulic mechanical pump unit with integrated radiator to the chassis has a dual pump that takes oil from the oil suction tank.
  • This dual pump is driven by a motor to which it is coupled by a bell and a flexible coupling.
  • the engine comprises on its rear axle a fan, which sucks the air from the outside and forces it into the machine by passing it through the hydraulic oil radiator, which is located above the engine and in the middle of The two oil tanks as mentioned above.
  • the bidirectional valve offers the option of sending the oil from the secondary pump to the hydraulic power circuit or, failing that, sends the oil to the oil discharge tank. This allows the two hydraulic flows belonging to the primary and secondary pump to be added, or otherwise, that the oil belonging to the primary pump is sent to the hydraulic circuit and that the secondary pump oil is recirculated to the discharge tank.
  • this invention is characterized by integrating an electric chest, a hydraulic hood and an electric control box with hydraulic measuring elements, into the machine chassis. In this way, advantages are obtained since it is possible to reduce the volume of the machine and the reliability of the system is increased while it has a smaller number of parts and connections, both hydraulic and electrical, duly protected from the environment.
  • the hydraulic power circuit is made up of the pressure regulating valve 16, the pressure regulating valve 17, the high pressure check 56, the primary pilot solenoid valve 19, the secondary pilot solenoid valve 20 and the flow regulating check valve 18, as seen in Figures 6 and 7.
  • the chassis 1 The machine is constructed with a characteristic geometry which places the radiator 10 at the top of the machine in the middle of the oil discharge tank 9 and the suction tank 1 1 as seen in Figures 3 and 4.
  • the chassis is composed of the dry chamber 12 which is located at the same height and next to the suction tank 1 1 As can be seen in figure 4. Below the dry chamber 12 and the suction tank 1 1, find the chest 13 and below it the chest 14 as seen in figure 4. In this way, an air focuser is created composed of the volume contained between the base of the chassis 1, the walls of the bedrooms 13 and 14, the bottom of the tank suction 9 and the side cover 45 with its respective hatch 46, as seen in figures 2, 3 and 4.
  • Said shaft comprises installed at its rear end the fan 2, so that it sucks air from the outside through the air suction grill 58 towards the air focuser that directs the flow to the top of the machine, forcing it through the radiator 10, to finally exit through the side grilles 59 and 60, as seen in Figure 4.
  • the flexible coupling 5 On the other end of the motor shaft 3 is the flexible coupling 5 which transfers the torque and revolutions to the dual pump, as seen in figures 4 and 5.
  • This dual pump is centered and attached to the bell 4, which in turn is attached to the motor 3 and also centered to the motor 3 axis, guaranteeing excellent alignment between the axis of the dual pump and motor shaft 3.
  • the dual pump is composed of a primary pump 6 and a secondary pump 7 that share a single suction.
  • This suction is connected to the ball valve 22 which in turn is connected to the hydraulic oil suction filter 21 which is inside the suction tank 1 1, as seen in Figures 4 and 5.
  • the primary pump 6 pressurizes a certain oil flow and sends it through the hose 32 to the flow connector 15, as it is observed in figure 5. After this the oil is sent to the hydraulic power circuit, as seen in figure 6.
  • the oil sucked by the secondary pump 7 is pressurized by it to the hose 33 which connects to bidirectional valve 8, as seen in the Figure 5.
  • the oil found in the flow connector 15 is sent to the hydraulic circuit.
  • the path that the oil travels in this case is through the pressure regulating valve 16, where a first small flow flows through the line 30 towards the primary pilot solenoid valve 19, where it returns to the suction tank 1 1, a second oil return flow drifts through the hose 38 to the return line for hydraulic oil 36 and a third flow drifts to the high pressure check 56, as shown in Figure 7.
  • the oil passes to the pressure regulating valve 17 where a first small flow drifts through line 29 to the secondary pilot solenoid valve 20, where it returns to the suction tank 1 1, a second oil return flow drifts through from the hose 37 to the return line for hydraulic oil 36 and a third flow drifts to the flow control check valve 18, as shown in Figure 7. Subsequently the oil passes to the hose 53, the high pressure ball valve 52, the pedestal 47, the hose 54, finally reaching the hydraulic actuator 48, as shown in figure 1. When the hydraulic oil reaches the hydraulic actuator 48, the oil is found at low pressure because the primary and secondary pilot solenoid valves 19 and 20, respectively, are normally open.
  • the primary and secondary pilot solenoid valves 19 and 20 When the primary and secondary pilot solenoid valves 19 and 20 are open they are not energized allowing pressure regulating valves 16 and 17 to remain open by sending the remaining oil through hoses 38 and 37 and from these to the return line for hydraulic oil 36. Subsequently, the lower sensor 50 sends an electrical signal to the electronic control board 57, which is responsible for energizing and closing the primary pilot solenoid valve 19 and the secondary pilot solenoid valve 20. Once the pilot solenoid valve is closed primary 19 and secondary pilot solenoid valve 20, the hydraulic oil flow stops at through lines 29 and 30, allowing pressure regulating valves 16 and 17 to close at their maximum set pressure.
  • the hydraulic actuator 48 If the pressure required by the hydraulic actuator 48, to lift the load exerted by the rod string and the hydrostatic column inside the well, is lower than the set pressure of the pressure regulating valves 16 and 17, the hydraulic actuator 48 It will initiate an upward movement because 100% of the hydraulic oil flow enters into it. If the pressure required by the hydraulic actuator 48, to lift the load exerted by the rod string and the hydrostatic column inside the well, is greater than the set pressure of the pressure regulating valves 16 and 17, the hydraulic actuator 48 it will remain static and the pressure regulating valves 16 and 17 will relieve the fluid pressure through the hoses 37 and 38, discharging oil to the return line for hydraulic oil 36. In this case it will be necessary to adjust a higher set pressure in the pressure regulating valves 16 and 17, in order to force the hydraulic oil flow to be directed to the hydraulic actuator 48.
  • the upper sensor 49 When the hydraulic actuator is in the upper position, the upper sensor 49 sends an electrical signal to the control board 57 which allows the primary pilot solenoid valve 19 and the secondary pilot solenoid valve 20 to be turned off.
  • This upper sensor 49 is located in the upper end of pedestal 47, as seen in detail A of Figure 1. In this way, when the primary pilot solenoid valve 19 and the secondary pilot solenoid valve 20 are turned off they return to their normally open position allowing the passage of fluid through lines 30 and 29, and hoses 38 and 37. In this way the pressure inside the pressure regulating valves 16 and 17 drops to a minimum pressure generated by the frictional losses present in the hoses 37 and 38 as well as in the return line for hydraulic oil 36.
  • the lower sensor 50 sends an electrical signal to the electronic control card 57 in order to initiate a new cycle closing the primary and secondary pilot solenoid valves 19 and 20.
  • the lower sensor 50 is located at the lower end of the pedestal 47, as can be seen in detail B of Figure 1.
  • the dry chamber 12 for electrical controls and hydraulic measuring elements comprises inside a high pressure gauge 24 of the power circuit, which is connected by means of line 26 to the discharge of the hydraulic power circuit, as see figures 3 and 7.
  • the pressure gauge 24 measures the pressure in the upward and downward movement of the hydraulic actuator 48.
  • a pressure gauge 23 of the recirculation circuit which is connected through the line 27 with the return line 36 for hydraulic oil, as seen in figures 3 and 7.
  • the pressure gauge 23 measures the pressure fluctuations inside the return line for hydraulic oil 36, as seen in the figures 3 and 7.
  • the dry chamber 12 comprises a thermometer 25 that measures the temperature of the hydraulic oil inside the suction tank 1 1, as well as a sight glass and sensor level 28 to ensure the optimum level of oil inside the suction tank 1 1, as shown in Figure 3.
  • the dry chamber 12 comprises an electrical control panel 51 that has an emergency stop button and the buttons and pilots needed to perform the on and off of the engine 3, as well as the manual on and off of the primary and secondary pilot solenoid valves 19 and 20 respectively, as shown in Figure 3.
  • the hydraulic oil is cooled when passing through the inside of the radiator tubes 10.
  • the energy required to achieve this fluid displacement is contributed by the small difference in level heights between the oil discharge tank 9 and the oil tank.
  • suction 1 1 as shown in figure 4. Since the dual pump sucks oil through the oil filter 21, located inside the tank, suction 1 1 is obtained, and the ball valve 22, a decrease is generated in the height of the level of the suction tank 1 1 with respect to the level height of the oil discharge tank 9, as shown in Figure 4.
  • the frictional losses present inside the radiator 10 are smaller than the small difference in heights between the levels of the tanks 9 and 1 1, because the radiator 10 comprises a short length and a large cross-sectional flow area.
  • Chassis 1 has a series of covers that seal and protect the components inside the environment from the environment.
  • the cover 39 seals the oil discharge tank 9, as shown in Figure 2.
  • the cover 40 which has an air filter 44 installed and is connected to the hydraulic oil return line 55 from the hydraulic actuator 48, seals the suction tank 1 1, as seen in figures 1 and 2.
  • the cover 41 seals the dry chamber 12 to protect the electric controls and hydraulic measuring elements, as seen in figure 2.
  • the cover 42 seals the hood 13 to protect the power hydraulic circuit, as seen in Figure 2.
  • the cover 43 seals the hood 14 to protect the other electrical components, as seen in Figure 2.
  • Figure 1 Perspective view of the hydraulic power unit, the pedestal and the hydraulic actuator. With detail A of the upper sensor 49 and hose 54, detail B of the lower sensor 50, detail C of the high pressure ball valve 52.
  • FIG. 1 Perspective view of the hydraulic power unit where all the outer covers are observed.
  • FIG. 3 Perspective view of the hydraulic power unit where its internal components are observed.
  • FIG. 4 Perspective view of the hydraulic power unit and side view of the hydraulic power unit where oil levels are observed inside the oil discharge tank 9 and the suction tank 1 1, as well as the internal components of the machine
  • Figure 5 Perspective view of the power train of the hydraulic power unit where the suctions and discharge of the primary 6 and secondary 7 hydraulic pumps are observed.
  • Figure 6 Perspective view of the hydraulic power circuit connected to the suctions and discharges of the primary 6 and secondary pumps 7.
  • Figure 7 Perspective view of the hydraulic power circuit.
  • Hose 33 for connection between secondary pump 7 and bidirectional valve 8

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Abstract

La invención corresponde a una unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado al chasís y un circuito hidráulico que permite operar con altos caudales y baja presión o con bajos caudales y alta presión. Esta unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado sirve para suministrar un determinado caudal de aceite hidráulico presurizado a un actuador hidráulico, el cual a su vez levanta la carga ejercida por una sarta de varillas y la columna hidrostática al interior de un pozo petrolero. La principal característica de esta unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado es que el radiador hace parte del chasís de la máquina y se encuentra ubicado en medio de dos tanques de aceite hidráulico. El primero de estos tanques es el tanque de succión de aceite, mientras que el segundo tanque es el tanque de retorno de aceite.

Description

UNIDAD HIDRÁULICA DE BOMBEO MECÁNICO CON RADIADOR INTEGRADO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención corresponde a una unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado perfeccionada para su uso en la producción de petróleo o extracción de hidrocarburos.
En la industria petrolera, es conocida la necesidad de operar los pozos petroleros a distintas velocidades y distintas fuerzas, especialmente en campos con tecnologías de inyección de vapor. En estos campos, con tecnologías de inyección de vapor, la producción tiene un ciclo en frió en donde se requiere bajas velocidades y altas fuerzas, mientras que durante el clico en caliente se requiere operar el sistema a altas velocidades y bajas fuerzas. Por lo tanto, la presente invención tiene aplicabilidad en pozos de petróleo, donde se utiliza el bombeo mecánico como sistema de levantamiento artificial.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las unidades hidráulicas de bombeo mecánico son máquinas que realizan el levantamiento artificial del petróleo que se encuentra en el subsuelo, utilizando un sistema hidráulico compuesto por una serie de elementos independientes. Generalmente, se utilizan tres motores: uno para la bomba de potencia, otro para la bomba de recirculación y otro para un ventilador.
A su vez, estas máquinas cuentan con un tanque de aceite, un radiador, un cofre eléctrico, un enfocador para el aire que impulsa el ventilador, y una estructura en la cual se encuentran montados todos los componentes anteriormente mencionados.
La patente de invención colombiana "Unidad hidráulica de bombeo mecánico con motor único", se caracteriza por tener un motor único acoplado a una bomba dual a uno de los extremos de su eje y en el extremo posterior de su eje, el ventilador.
La presente invención simplifica aún más el diseño y optimiza el funcionamiento de la unidad convencional, puesto que utiliza un solo motor para mover ambas bombas y el ventilador. Además su estructura física provee dos tanques hidráulicos, un radiador, un cofre eléctrico, un cofre hidráulico y un cofre de mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos, obteniendo como resultado una maquina más confiable y sencilla. Finalmente, esta máquina comprende una válvula selectora de velocidades con el fin de operar los pozos a altas velocidades y bajas fuerzas o a bajas velocidades y altas fuerzas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención es una unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado que suministra un caudal de aceite hidráulico a una presión requerida para el accionamiento de un actuador hidráulico 48, que comprende la capacidad de levantar el peso generado por una sarta de varillas de un pozo y la columna hidrostática que genera el petróleo durante su extracción. Se caracteriza por tener un chasis 1 , un ventilador 2, un motor 3, una campana 4, un acople flexible 5, una bomba primaria 6, una bomba secundaria 7, una válvula bidireccional 8, un tanque de descarga de aceite 9, un radiador 10, un tanque de succión 1 1 , una recámara seca 12 para mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos, un cofre 13 para circuito hidráulico de potencia, un cofre 14 para componentes eléctricos, un conector de caudales 15, una válvula reguladora de presión 16 para recirculación de aceite, una válvula reguladora de presión 17 para retorno de aceite, una válvula cheque reguladora de caudal 18, una válvula solenoide piloto primaria 19 para válvula reguladora 16, una válvula solenoide piloto secundaria 20 para válvula reguladora 17, un filtro de succión de aceite hidráulico 21 , una válvula de bola 22, un manómetro del circuito de recirculación 23, un manómetro del circuito de potencia 24, un termómetro 25, una línea 26 para conexión entre circuito de potencia y manómetro 24, una línea 27 para conexión entre la línea de retorno 36 y el manómetro 23, un visor y sensor de nivel 28, una línea 29 para conexión entre la válvula solenoide piloto 20 y la válvula reguladora de presión 17, una línea 30 para conexión entre válvula solenoide piloto 19 y válvula reguladora de caudal 16, un cheque anti-retorno 31 , una manguera 32 para conexión entre la bomba primaria 6 y el conector de caudales 15, una manguera 33 para conexión entre la bomba secundaria 7 y la válvula bidireccional 8, una manguera 34 para conexión entre la válvula bidireccional 8 y el conector de caudales 15, una manguera 35 para conexión entre válvula bidireccional 8 y la línea de retorno 36, una línea de retorno 36 para aceite hidráulico, una manguera 37 para conexión entre la válvula reguladora de presión 17 y línea de retorno 36, una manguera 38 para conexión entre válvula reguladora de presión 16 y línea de retorno 36, una tapa 39 del tanque de retorno, una tapa 40 del tanque de succión de aceite, una tapa 41 para recámara seca 12, una tapa 42 para cofre 13 y una tapa 43 para cofre 14, un filtro de aire 44 para tanque de succión 1 1 , una tapa lateral 45 del chasis 1 , una escotilla 46 de la tapa lateral 45, un pedestal 47, un actuador hidráulico 48, un sensor superior 49, un sensor inferior 50, un panel de control eléctrico 51 , una válvula de bola de alta presión 52, un manguera 53 que conecta el circuito hidráulico de potencia con la válvula de bola de alta presión 52, una manguera 54 para conectar el pedestal 47 al actuador hidráulico 48, una línea de retorno 55 que conecta el actuador hidráulico 48 al tanque de succión 1 1 , un cheque de alta presión 56, una tarjeta electrónica de control 57, una rejilla de succión 58 para aire, una rejilla para descarga lateral izquierda 59 para aire y una rejilla para descarga lateral derecha 60 para aire.
La unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado al chasis tiene una bomba dual que toma aceite del tanque de succión de aceite. Esta bomba dual es movida por un motor al que se encuentra acoplado mediante una campana y un acople flexible. A su vez, el motor comprende en su eje posterior un ventilador, el cual succiona el aire del exterior y lo forza al interior de la maquina pasándolo por el radiador de aceite hidráulico, el cual se encuentra ubicado por encima del motor y en medio de los dos tanques de aceite como se mencionó anteriormente. Una vez la bomba dual ha succionado el aceite hidráulico, la primera descarga de aceite hidráulico que corresponde a la bomba primaria, de la bomba dual, es enviada al circuito hidráulico de potencia, mientras que la segunda descarga de aceite hidráulico que corresponde a la bomba secundaria, de la bomba dual, es enviada a una válvula bidireccional. La válvula bidireccional ofrece la opción de enviar el aceite de la bomba secundaria al circuito hidráulico de potencia o en su defecto envía el aceite al tanque de descarga de aceite. Esto permite que se sumen los dos caudales hidráulicos pertenecientes a la bomba primaria y secundaria, o en caso contrario, que el aceite perteneciente a la bomba primaria sea enviado al circuito hidráulico y que el aceite de la bomba secundaria sea recirculado al tanque de descarga.
Adicionalmente, esta invención se caracteriza por integrar un cofre eléctrico, un cofre hidráulico y un cofre de mando eléctricos con elementos de medición hidráulicos, al chasis de la máquina. De esta forma se obtienen ventajas dado que se logra reducir el volumen de la máquina y se aumenta la confiabilidad del sistema en tanto que la misma cuenta una menor cantidad de partes y conexiones, tanto hidráulicas como eléctricas, debidamente protegidas del medio ambiente.
El circuito hidráulico de potencia lo componen la válvula reguladora de presión 16, la válvula reguladora de presión 17, el cheque de alta presión 56, la válvula solenoide piloto primaria 19, la válvula solenoide piloto secundaria 20 y la válvula cheque reguladora de caudal 18, como se observa en las figuras 6 y 7. Adicionalmente, el chasis 1 de la maquina está construido con una geometría característica la cual ubica al radiador 10 en la parte superior de la máquina en medio del tanque de descarga de aceite 9 y el tanque de succión 1 1 como se observa en las figuras 3 y 4. Así mismo, el chasis se compone de la recámara seca 12 que se encuentra ubicada a la misma altura y junto al tanque de succión 1 1 Como se observa en la figura 4. Por debajo de la recámara seca 12 y del tanque de succión 1 1 , se encuentra el cofre 13 y debajo de este el cofre 14 como se observa en la figura 4. De esta forma, se crea un enfocador de aire compuesto por el volumen contenido entre la base el chasis 1 , las paredes de las recámaras 13 y 14, la parte inferior del tanque de succión 9 y la tapa lateral 45 con su respectiva escotilla 46, como se observa en las figuras 2, 3 y 4.
Cuando el motor 3 se encuentra energizado este rota su eje. Dicho eje comprende instalado en su extremo posterior el ventilador 2, de forma que succiona aire del exterior a través de la rejilla para succión de aire 58 hacia el enfocador de aire que direcciona el flujo hasta la parte superior de la máquina, forzándolo a través del radiador 10, para salir finalmente por las rejillas laterales 59 y 60, como se observa en la figura 4. En el otro extremo del eje del motor 3 se encuentra el acople flexible 5 el cual transfiere el torque y las revoluciones a la bomba dual, como se observa en las figuras 4 y 5. Esta bomba dual se encuentra centrada y sujeta a la campana 4, la cual a su vez se encuentra sujeta al motor 3 e igualmente centrada al eje del motor 3, garantizando una excelente alineación entre el eje de la bomba dual y el eje del motor 3. Adicionalmente, la bomba dual está compuesta por una bomba primaria 6 y una bomba secundaria 7 que comparten una única succión. Esta succión está conectada a la válvula de bola 22 que a su vez está conectada con el filtro de succión de aceite hidráulico 21 que se encuentra al interior del tanque de succión 1 1 , como se observa en las figuras 4 y 5. De esta forma, el aceite presente al interior del tanque de succión 1 1 es succionado por las bombas primaria 6 y secundaria 7. La bomba primaria 6 presuriza un caudal de aceite determinado y lo envía a través de la manguera 32 hacia el conector de caudales 15, como se observa en la figura 5. Después de esto el aceite es enviado al circuito hidráulico de potencia, como se observa en la figura 6. Por otra parte, el aceite succionado por la bomba secundaria 7 es presurizado por esta hacia la manguera 33 la cual conecta con la válvula bidireccional 8, como se observa en la figura 5. Cuando la válvula bidireccional 8 se encuentra en la velocidad uno, el aceite hidráulico retorna al tanque de descarga 9 a través de la manguera 35 y la línea de retorno para aceite hidráulico 36 que tiene el cheque anti-retorno 31 , como se observa en las figuras 5 y 6. Cuando la válvula bidireccional 8 se encuentra en la velocidad dos, el aceite proveniente de la bomba secundaria 7 es enviado a través de la manguera 34 de tal forma que entra al conector de caudales 15 sumando los caudales provenientes de la bomba principal 6 y la bomba secundaria 7, como se observa en las figuras 5 y 6.
En cualquiera de las velocidades uno y dos, el aceite que se encuentra en el conector de caudales 15 es enviado hacia el circuito hidráulico. El camino que recorre el aceite en este caso es a través de la válvula reguladora de presión 16, donde un primer pequeño caudal deriva a través de la línea 30 hacia la válvula solenoide piloto primaria 19, donde retorna al tanque de succión 1 1 , un segundo caudal de retorno de aceite deriva a través de la manguera 38 hacia la línea de retorno para aceite hidráulico 36 y un tercer caudal deriva hacia el cheque de alta presión 56, como se observa en la figura 7. Desde este cheque de alta presión 56, el aceite pasa hacia la válvula reguladora de presión 17 donde un primer pequeño caudal deriva a través de la línea 29 hacia la válvula solenoide piloto secundaria 20, donde retorna al tanque de succión 1 1 , un segundo caudal de retorno de aceite deriva a través de la manguera 37 hacia la línea de retorno para aceite hidráulico 36 y un tercer caudal deriva hacia la válvula cheque reguladora de caudal 18, como se observa en la figura 7. Posteriormente el aceite pasa a la manguera 53, la válvula de bola de alta presión 52, el pedestal 47, la manguera 54, llegando finalmente al actuador hidráulico 48, como se observa en la figura 1. Cuando el aceite hidráulico llega al actuador hidráulico 48, el aceite se encuentra a baja presión debido a que las válvulas solenoides piloto primaria y secundaria 19 y 20, en forma respectiva, son normalmente abiertas. Cuando las válvulas solenoides piloto primaria y secundaria 19 y 20 están abiertas no se encuentran energizadas permitiendo que las válvulas reguladoras de presión 16 y 17 permanezcan abiertas enviando el aceite restante a través de las mangueras 38 y 37 y de estas a la línea de retorno para aceite hidráulico 36. Posteriormente, el sensor inferior 50 envía una señal eléctrica a la tarjeta electrónica de control 57, que se encarga de energizar y cerrar la válvula solenoide piloto primaria 19 y la válvula solenoide piloto secundaria 20. Una vez cerrada la válvula solenoide piloto primaria 19 y la válvula solenoide piloto secundaria 20, se detiene el flujo de aceite hidráulico a través de las líneas 29 y 30, permitiendo que las válvulas reguladoras de presión 16 y 17 se cierren a su máxima presión de seteo. Si la presión requerida por el actuador hidráulico 48, para levantar la carga ejercida por la sarta de varillas y la columna hidrostática al interior del pozo, es inferior a la presión de seteo de las válvulas reguladoras de presión 16 y 17, el actuador hidráulico 48 iniciará un movimiento ascendente debido a que el 100% del flujo de aceite hidráulico entra al interior de este. Si la presión requerida por el actuador hidráulico 48, para levantar la carga ejercida por la sarta de varillas y la columna hidrostática al interior del pozo, es mayor a la presión de seteo de las válvulas reguladoras de presión 16 y 17, el actuador hidráulico 48 se quedará estático y las válvulas reguladoras de presión 16 y 17 aliviarán la presión del fluido a través de las mangueras 37 y 38, descargando aceite hacia la línea de retorno para aceite hidráulico 36. En este caso será necesario ajusfar una mayor presión de seteo en las válvulas reguladoras de presión 16 y 17, para así obligar a que el flujo de aceite hidráulico sea direccionado hacia el actuador hidráulico 48.
Cuando el actuador hidráulico se encuentra en posición superior, el sensor superior 49 envía una señal eléctrica a la tarjeta de control 57 que permite apagar la válvula solenoide piloto primaria 19 y la válvula solenoide piloto secundaria 20. Este sensor superior 49 se encuentra ubicado en el extremo superior del pedestal 47, como se observa en el detalle A de la figura 1 . De esta forma, al apagar la válvula solenoide piloto primaria 19 y la válvula solenoide piloto secundaria 20 estas retornan a su posición normalmente abierta permitiendo el paso de fluido a través de las líneas 30 y 29, y las mangueras 38 y 37. De esta forma la presión al interior de las válvulas reguladoras de presión 16 y 17 baja a una presión mínima generada por las pérdidas fricciónales presentes en las mangueras 37 y 38 así como en la línea de retorno para aceite hidráulico 36. Tal hecho obliga a que el aceite presurizado al interior del actuador hidráulico 48 retorne hacia la válvula cheque reguladora de caudal 18 la cual gradúa y controla la velocidad descendente del actuador hidráulico 48. Posteriormente el aceite pasa desde la válvula cheque reguladora de caudal 18 hacia la válvula reguladora de presión 17 para ser descargado a través de la manguera 37 hacia la línea de retorno 36 y finalmente llegar al tanque de descarga de aceite 9. Esto es posible puesto que el cheque de alta presión 56 evita el paso del aceite hidráulico hacia la válvula reguladora de presión 16 de forma que la protege de una posible saturación por alto caudal de aceite. Por otra parte, el aceite proveniente de la bomba dual pasa por la válvula reguladora de presión 16 hacia la manguera 38 para llegar a la línea de retorno para aceite hidráulico 36 con dirección al tanque de descarga de aceite 9. Una vez el actuador hidráulico 48 alcanza la posición inferior, el sensor inferior 50 envía una señal eléctrica a la tarjeta electrónica de control 57 con el fin de iniciar un nuevo ciclo cerrando las válvulas solenoide piloto primaria y secundaria 19 y 20. El sensor inferior 50 se ubica en el extremo inferior del pedestal 47, como se observa en el detalle B de la figura 1.
La recamara seca 12 para mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos, comprende en su interior un manómetro de alta presión 24 del circuito de potencia, el cual se encuentra conectado por medio de la línea 26 a la descarga del circuito hidráulico de potencia, como se observa en las figuras 3 y 7. Así, el manómetro 24 mide la presión en el movimiento ascendente y descendente del actuador hidráulico 48. También en dicha recámara seca 12 se encuentra un manómetro 23 del circuito de recirculación el cual se conecta a través de la línea 27 con la línea 36 de retorno para aceite hidráulico, como se observa en las figuras 3 y 7. Así, el manómetro 23 mide las fluctuaciones de presión al interior de la línea de retorno para aceite hidráulico 36, como se observa en las figuras 3 y 7. Adicionalmente, la recámara seca 12 comprende un termómetro 25 que mide la temperatura del aceite hidráulico al interior del tanque de succión 1 1 , así como un visor y sensor de nivel 28 para asegurar el nivel óptimo de aceite al interior del tanque de succión 1 1 , como se observa en la figura 3. Finalmente, la recámara seca 12 comprende un panel de control eléctrico 51 que cuenta con un pulsador de paro de emergencia y los pulsadores y pilotos necesarios para realizar el encendido y apagado del motor 3, así como el encendido y el apagado manuales de las válvulas solenoides piloto primaria y secundaria 19 y 20 respectivamente, como se observa en la figura 3.
El aceite hidráulico es enfriado al momento de pasar por el interior de los tubos del radiador 10. La energía necesaria para lograr este desplazamiento del fluido es aportada por la pequeña diferencia de alturas de niveles entre el tanque de descarga de aceite 9 y el tanque de succión 1 1 , como se observa en la figura 4. Dado que la bomba dual succiona aceite a través del filtro de aceite 21 , ubicado al interior del tanque se succión 1 1 , y de la válvula de bola 22, se genera una disminución en la altura del nivel del tanque de succión 1 1 respecto de la altura de nivel del tanque de descarga de aceite 9, como se observa en la figura 4. Las pérdidas fricciónales presentes al interior del radiador 10 son menores a la pequeña diferencia de alturas entre los niveles de los tanques 9 y 1 1 , debido a que el radiador 10 comprende una longitud corta y un área transversal de flujo de gran tamaño.
El chasis 1 cuenta con una serie de tapas que sellan y protegen del medio ambiente los componentes que se encuentran al interior de éste. La tapa 39 sella el tanque de descarga de aceite 9, como se observa en la figura 2. La tapa 40 que tiene instalado un filtro de aire 44 y se conecta con la línea 55 de retorno de aceite hidráulico proveniente del actuador hidráulico 48, sella el tanque de succión 1 1 , como se observa en las figuras 1 y 2. La tapa 41 sella la recámara seca 12 para proteger los mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos, como se observa en la figura 2. La tapa 42 sella el cofre 13 para proteger el circuito hidráulico de potencia, como se observa en la figura 2. Finalmente, la tapa 43 sella el cofre 14 para proteger los demás componentes eléctricos, como se observa en la figura 2.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1 : vista en perspectiva de la unidad hidráulica de potencia, el pedestal y el actuador hidráulico. Con detalle A del sensor superior 49 y manguera 54, detalle B del sensor inferior 50, detalle C de la Válvula de bola de alta presión 52.
Figura 2: vista en perspectiva de la unidad hidráulica de potencia en donde se observa todas las tapas exteriores.
Figura 3: vista en perspectiva de la unidad hidráulica de potencia en donde se observa sus componentes internos.
Figura 4: vista en perspectiva de la unidad hidráulica de potencia y vista lateral de la unidad hidráulica de potencia donde se observa los niveles de aceite al interior del tanque de descarga de aceite 9 y el tanque de succión 1 1 , así como los componentes internos de la máquina.
Figura 5: vista en perspectiva del tren motor de la unidad hidráulica de potencia donde se observa las succiones y descarga de las bombas hidráulicas primaria 6 y secundaria 7.
Figura 6: vista en perspectiva del circuito hidráulico de potencia conectado a las succiones y descargas de las bombas primaria 6 y secundaria 7.
Figura 7: vista en perspectiva del circuito hidráulico de potencia.
LISTADO DE REFERENCIA
1. Chasis
2. Ventilador
3. Motor
4. Campana
5. Acople flexible
6. Bomba primaria
7. Bomba secundaria Válvula bidireccional
Tanque de descarga de aceite
Radiador
Tanque de succión
Recámara seca para mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos Cofre para circuito hidráulico de potencia
Cofre para componentes eléctricos
Conector de caudales
Válvula reguladora de presión para recirculación de aceite
Válvula reguladora de presión para retorno de aceite
Válvula cheque reguladora de caudal
Válvula solenoide piloto primaria
Válvula solenoide piloto secundaria
Filtro de succión de aceite hidráulico
Válvula de bola
Manómetro del circuito de recirculación
Manómetro del circuito de potencia
Termómetro
Línea para conexión entre circuito de potencia y manómetro 24
Línea para conexión entre la línea de retorno 36 y el manómetro 23
Visor y sensor de nivel 28
Línea para conexión entre la válvula solenoide piloto 20 y la válvula reguladora de presión 17
Línea para conexión entre válvula solenoide piloto 19 y válvula reguladora de caudal 16
Cheque anti-retorno
Manguera 32 para conexión entre la bomba primaria 6 y el conector de caudales 15
Manguera 33 para conexión entre la bomba secundaria 7 y la válvula bidireccional 8
Manguera 34 para conexión entre la válvula bidireccional 8 y el conector de caudales 15
Manguera 35 para conexión entre válvula bidireccional 8 y la línea de retorno 36
Línea de retorno para aceite hidráulico Manguera para conexión entre la válvula reguladora de presión 17 y línea de retorno 36
Manguera para conexión entre válvula reguladora de presión 16 y línea de retorno 36
Tapa del tanque de retorno
Tapa del tanque de succión de aceite
Tapa para recámara seca 12
Tapa para cofre 13
Tapa para cofre 14
Filtro de aire 44
Tapa lateral 45
Escotilla 46
Pedestal 47
Actuador hidráulico
Sensor superior
Sensor inferior
Panel de control eléctrico
Válvula de bola de alta presión
Manguera para conectar circuito hidráulico de potencia con la válvula de bola de alta presión 52
Manguera para conectar el pedestal 47 al actuador hidráulico 48
Línea de retorno para conectar el actuador hidráulico 48 al tanque de succión 1 1
Cheque de alta presión
Tarjeta electrónica de control
Rejilla para succión
Rejilla para descarga lateral izquierda
Rejilla para descarga lateral derecha

Claims

REIVINDICACIONES
Unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado, caracterizada porque comprender un radiador 10 ubicado por encima del motor 3 y entre los dos tanques de succión 1 1 y descarga de aceite 9, el cual es una sola pieza con el chasis 1 de la máquina.
Unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado, caracterizada porque comprende una válvula bidireccional 8 que permite sumar los caudales provenientes de la bomba primaria 6 y la bomba secundaria 7 con el fin de operar el actuador hidráulico 48 a altas velocidades y baja fuerza, o dividir los caudales provenientes de la bomba primaria 6 y la bomba secundaria 7 con el fin de operar el actuador hidráulico 48 a bajas velocidades y alta fuerza, dado que el caudal proveniente de la bomba secundaria 7 es recirculado al tanque de descarga de aceite 9.
Unidad hidráulica de bombeo mecánico con radiador integrado, caracterizada porque comprende un chasis 1 que integra un cofre eléctrico 14, un cofre hidráulico 13 y una recamara seca 12 para mandos eléctricos y elementos de medición hidráulicos, un tanque de succión 1 1 , un tanque de descarga 9, un enfocador de aire y un radiador 10, todos integrados como una sola pieza.
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